Brann trekant - Fire triangle
Den branntrekanten eller forbrenning trekant er en enkel modell for å forstå de nødvendige ingrediensene for de fleste branner .
Trekanten illustrerer de tre elementene en brann må tenne: varme , drivstoff og et oksidasjonsmiddel (vanligvis oksygen ). En brann oppstår naturlig når elementene er tilstede og kombinert i riktig blanding. En brann kan forhindres eller slukkes ved å fjerne et av elementene i branntrekanten. For eksempel blokkerer en brann med et brannteppe blokkering av oksygen og kan slukke en brann. Ved store branner der brannmenn blir tilkalt, er det vanligvis ikke et alternativ å redusere oksygenmengden fordi det ikke er noen effektiv måte å få det til på et utvidet område.
Brann tetraeder
Branntetraeder representerer tilsetningen av en komponent i den kjemiske kjedereaksjonen, til de tre som allerede er tilstede i branntrekanten. Når en brann har startet, opprettholder den resulterende eksotermiske kjedereaksjonen brannen og lar den fortsette til eller med mindre minst ett av elementene i brannen er blokkert. Skum kan brukes til å nekte brannen oksygenet den trenger. Vann kan brukes til å senke temperaturen på drivstoffet under tenningspunktet eller for å fjerne eller spre drivstoffet. Halon kan brukes til å fjerne frie radikaler og skape en barriere av inert gass i et direkte angrep på den kjemiske reaksjonen som er ansvarlig for brannen.
Forbrenning er den kjemiske reaksjonen som gir ilden mer varme og lar den fortsette. Når brannen innebærer å brenne metaller som litium , magnesium , titan , etc. (kjent som en klasse-D brann ), blir det enda viktigere å vurdere energifrigivelsen. Metallene reagerer raskere med vann enn med oksygen og dermed frigjøres mer energi. Å sette vann på en slik brann resulterer i at brannen blir varmere eller eksploderer . Karbondioksydslokkere er ineffektive mot visse metaller som titan. Derfor må inerte midler (f.eks. Tørr sand) brukes for å bryte kjedereaksjonen ved metallisk forbrenning.
På samme måte stopper forbrenningen så snart et av de fire elementene i tetraederet er fjernet.
Oksidasjonsmiddel
Oksidasjonsmidlet er den andre reaktanten i den kjemiske reaksjonen. I de fleste tilfeller er det omgivelsesluften, og spesielt en av dens komponenter, oksygen (O 2 ). Ved å frata luften kan ilden slukkes, for eksempel når du dekker flammen til et lite lys med et tomt glass. Tvert imot, hvis luft blåses over en vedfyr (som med belg ), aktiveres brannen ved innføring av mer luft.
Noen kjemikalier, for eksempel fluorgass, perkloratsalter som ammoniumperklorat eller klortrifluorid , fungerer som oksidasjonsmidler, noen ganger kraftigere enn oksygen selv. En brann basert på en reaksjon med disse oksidasjonsmidler kan være svært vanskelig å slukke før oksidatoren er oppbrukt; at beinet i branntrekanten ikke kan brytes med vanlige midler (dvs. å frata det luft vil ikke kvele det).
I visse tilfeller, for eksempel noen eksplosiver, er oksidasjonsmidlet og det brennbare det samme (f.eks. Nitroglyserin, et ustabilt molekyl som har oksiderende deler i det samme molekylet som de oksiderbare delene).
Reaksjonen initieres av en aktiverende energi - i de fleste tilfeller er det varme. Flere eksempler inkluderer friksjon, som i tilfelle fyrstikker, oppvarming av en elektrisk ledning, en flamme (utbredelse av brann) eller en gnist (fra en lighter eller fra en hvilken som helst elektrisk startende enhet). Det er også mange andre måter å bringe tilstrekkelig aktiveringsenergi på, inkludert elektrisitet, stråling og trykk, som alle vil føre til en temperaturstigning. I de fleste tilfeller muliggjør varmeproduksjon selvbærende reaksjon, og gjør at en kjedereaksjon kan vokse. Temperaturen der en væske produserer tilstrekkelig damp for å få en brannfarlig blanding med selvbærende forbrenning, kalles dens flammepunkt.
Slukking av brannen
For å stoppe en forbrenningsreaksjon må ett av de tre elementene i branntrekanten fjernes.
Uten tilstrekkelig varme kan en brann ikke begynne, og den kan ikke fortsette. Varme kan fjernes ved påføring av et stoff som reduserer mengden varme som er tilgjengelig for brannreaksjonen. Dette er ofte vann, som absorberer varme for faseendring fra vann til damp. Å introdusere tilstrekkelige mengder og typer pulver eller gass i flammen reduserer mengden varme som er tilgjengelig for brannreaksjonen på samme måte. Skraping av glør fra en brennende struktur fjerner også varmekilden. Ved å slå av strømmen i en elektrisk brann fjernes tenningskilden.
Uten drivstoff vil en brann stoppe. Drivstoff kan fjernes naturlig, som der brannen har konsumert alt brennbart drivstoff, eller manuelt, ved å mekanisk eller kjemisk fjerne drivstoffet fra brannen. Drivstoffseparasjon er en viktig faktor for brannhemming , og er grunnlaget for de fleste store taktikkene, for eksempel kontrollerte brannskader . Brannen stopper fordi en lavere konsentrasjon av drivstoffdamp i flammen fører til redusert energifrigjøring og lavere temperatur. Ved å fjerne drivstoffet reduseres varmen.
Uten tilstrekkelig oksygen kan en brann ikke begynne, og den kan ikke fortsette. Med en redusert oksygenkonsentrasjon, brenner forbrenningsprosessen. Oksygen kan nektes for en brann ved hjelp av et karbondioksid brannslukningsapparat , et brannteppe eller vann.
Rolle av vann i brannslukking
Vann kan ha to forskjellige roller. Når det gjelder et fast brennbart stoff, produserer det faste brenselet pyrolyserende produkter under påvirkning av varme, vanligvis stråling. Denne prosessen stoppes ved påføring av vann, siden vann lettere fordampes enn at drivstoffet pyrolyseres. Dermed fjernes energi fra drivstoffoverflaten og den avkjøles og pyrolysen stoppes, og drivstofftilførselen til flammene fjernes. I brannslokking kalles dette overflatekjøling.
I gassfasen, dvs. i flammene eller i røyken, kan det brennbare ikke skilles fra oksydasjonsmidlet, og den eneste mulige handlingen består i nedkjøling. I dette tilfellet fordampes vanndråper i gassfasen, og senker derved temperaturen og tilfører vanndamp som gjør gassblandingen ikke brennbar. Dette krever dråper med en størrelse mindre enn 0,2 mm. I brannslokking kalles dette gasskjøling eller røykavkjøling.
Det finnes også tilfeller der tenningsfaktoren ikke er aktiveringsenergien. For eksempel er en røykeksplosjon en veldig voldsom forbrenning av uforbrente gasser i røyken som oppstår ved en plutselig friskluftsinngang (oksydatorinngang). Intervallet der en luft/gassblanding kan brenne er begrenset av luftens eksplosive grenser. Dette intervallet kan være veldig lite (parafin) eller stort (acetylen).
Vann kan ikke brukes på visse typer branner:
- Branner der strøm er tilstede - ettersom vann leder strøm, utgjør det en fare for elektrisk støt.
- Hydrokarbonbranner - da det bare vil spre ilden på grunn av forskjellen i tetthet/ hydrofobisitet . For eksempel vil tilsetning av vann til en brann med en oljekilde føre til at oljen sprer seg, siden olje og vann ikke blandes .
- Metallbranner - ettersom disse brannene produserer enorme mengder energi (opptil 7,550 kalorier/kg for aluminium ) og vann kan også skape voldsomme kjemiske reaksjoner med metall som brenner (muligens til og med fungere som et ekstra oksidasjonsmiddel).
Siden disse reaksjonene er godt forstått, har det vært mulig å lage spesifikke vanntilsetninger som tillater:
- En bedre varmeabsorpsjon med høyere tetthet enn vann.
- Å bære frie radikaler i brannen.
- Bære skummidler for å gjøre det mulig for vann å holde seg på overflaten av en flytende brann og forhindre gassutslipp.
- Bære spesifikke reaktiver som vil reagere og endre arten av det brennende materialet.
Vanntilsetninger er generelt designet for å være effektive på flere brannkategorier (klasse A + klasse B eller til og med klasse A + klasse B + klasse F), noe som betyr en bedre global ytelse og brukervennlighet av et enkelt slukker på mange forskjellige typer branner ( eller branner som involverer flere forskjellige klasser av materialer).
Flammeskala branntrekanter for villmarkbranner
I sammenheng med villmarkbrann kan branntrekanten skaleres opp til å gjelde for å forstå brann spredt over landskap (skalaer av dager og flere kilometer) og gjentakelse av brann over tid (skalaer av tiår og hundrevis av kilometer). Selv om varme er viktig for å tenne en flamme, er topografi viktig for å hjelpe til med å spre brann, spesielt ved forvarming av drivstoff i oppoverbakke, og antennelseskilder er viktige for å forklare gjentakelse på lengre tidsskalaer. På samme måte, mens oksygen er relevant for å opprettholde en flamme, fører vær og tilhørende vind oksygen til en brann som sprer seg, og det langsiktige værmønsteret oppsummeres som klima. Til slutt er drivstoff begrepet for å beskrive det som brenner i en enkelt flamme til materialet som brennes i et brennende brann, men drivstoff varierer over større rom og tidsskalaer i det som kalles vegetasjon .
På den minste skalaen, branntrekanten for forbrenning, tennes individuelle drivstoffpartikler en gang ved en kritisk temperatur, og brann overfører energi til de nærmeste omgivelsene. Forbrenningshendelser varierer på en skala fra flere sekunder til et par dager, og effektene deres overvåkes på kvadrantskalaen. Den største skalaen beskriver derimot brannregimkonseptet . Globale klimaendringer driver mange av faktorene som er involvert i trianglene "brannen" og "brannregimet". For eksempel, med hensyn til brannregimet, vil en bestemt vegetasjonstype støtte en karakteristisk brann når det gjelder tilbakefall, intensitet, sesongmessighet og biologiske effekter; en endring i vegetasjonstypen vil ha implikasjoner for et brannregime i endring.
